Wearable acquirer over BLE of physiological signals (WeArBLEPS).

Abstract

El proyecto WeArBLEPS consiste en un sistema vestible completo para la adquisición y transmisión inalámbrica de señales fisiológicas en tiempo real, basado en comunicación Bluetooth Low Energy (BLE). El sistema está conformado por el dispositivo vestible y una interfaz de usuario diseñada en Python que permite la visualización de las señales y la configuración de parámetros desde una PC, como la frecuencia de muestreo, cantidad de canales y ganancia analógica. El dispositivo vestible se compone de un bloque analógico diseñado específicamente para medir señales de electrocardiograma (ECG) y un bloque digital, encargado de digitalizar la señal y la transmisión de las muestras. Estos bloques se encuentran en PCBs diferentes, uniéndose a través de conectores. Esto permite la utilización de distintos bloques analógicos para un único bloque digital, aumentando los escenarios de uso del mismo. Para el bloque digital se implementó una versión personalizada, diseñada a medida por el grupo del proyecto y otra versión comercial. Este enfoque permitió comparar consumo, facilidad de implementación y adaptación del sistema a distintas señales o configuraciones futuras. El firmware se desarrolló usando el sistema operativo en tiempo real Zephyr, y es el mismo para ambos bloques digitales. Como resultado, se obtuvo un sistema capaz de visualizar en tiempo real señales digitalizadas con una resolución de 12 bits y frecuencia de muestreo configurable entre 20 Hz y 10k Hz, seleccionando los parámetros de la comunicación inalámbrica para adaptarse a los distintos escenarios. Además, se desarrollo un bloque analógico para medir señales ECG, lo que permitió probar al sistema funcionando con una señal fisiológica real. Las medidas finales del dispositivo vestible que utiliza el bloque digital personalizado fueron de 5.5 cm × 3.5 cm × 2.3 cm, obteniendo un consumo de 4.47 mA. En el dispositivo vestible que utiliza el bloque digital comercial las medidas fueron de 6.8 cm × 5.1 cm × 1.9 cm, obteniendo un consumo de 6.15 mA. Las mediciones de consumo detalladas se realizaron mientras se muestreaba un canal con la máxima frecuencia de muestreo (10 kHz), lo que genera una transmisión de paquetes BLE cada 12.5 ms.